ES2210043T3 - Transportador de materiales viscosos con pluma distribuidora asi como procedimiento para el bombeo pulsante de materiales viscosos. - Google Patents

Abstract

Transportador de materiales viscosos con una bomba pulsante (12) de materiales viscosos, con una tubería de alimentación (16) conectada, por el lado de salida, a la bomba de materiales viscosos, con una pluma distribuidora (14) que sirve como soporte para la tubería de alimentación (16), con un dispositivo de mando (50 a 56) que sirve para el ajuste de una frecuencia de bombeo nominal conforme a una cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada, y con unos medios (58) que sirven para la amortiguación de las vibraciones mecánicas forzadas en la pluma distribuidora (14) durante el proceso de bombeo, caracterizado porque el dispositivo de mando presenta un circuito de mando, que constituye el medio amortiguador (58), o presenta una instrucción de control programada para producir la variación o modulación periódica y automática de la frecuencia de bombeo con respecto a la frecuencia de bombeo nominal, manteniendo la cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada.

Description

Transportador de materiales viscosos con pluma distribuidora así como procedimiento para el bombeo pulsante de materiales viscosos.

La presente invención se refiere a un transportador de materiales viscosos con una bomba pulsante de materiales viscosos, con una tubería de alimentación conectada, por el lado de salida, a la bomba de materiales viscosos, con una pluma distribuidora que sirve como soporte para la tubería de alimentación, con un dispositivo de mando que sirve para el ajuste de una frecuencia de bombeo nominal conforme a una cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada y con unos medios que sirven para la amortiguación de las vibraciones mecánicas provocadas en la pluma distribuidora durante el proceso de bombeo. Además, la presente invención se refiere a un procedimiento para el bombeo pulsante de materiales viscosos, en especial de hormigón, a través de una tubería de alimentación situada de forma que oscila mecánicamente sobre una pluma distribuidora, en la que se ajusta una frecuencia de bombeo nominal conforme a una cantidad transportada por intervalo de tiempo prefijada y en el que se amortiguan las vibraciones mecánicas forzadas por el proceso de bombeo en la pluma distribuidora.

Se conocen transportadores de materiales viscosos desarrollados como bombas de hormigón de este tipo (DE-A-19503895) en los que los movimientos de la pluma necesarios para el acercamiento al puesto de hormigonado son maniobrados "a mano" por un maquinista de la pluma mediante, por ejemplo, un mando a distancia por radio, mientras un ayudante del bombista (hombre encargado de la manguera) guía el extremo de la manguera sobre el puesto de hormigonado previsto. La pluma distribuidora, situado sobre una plataforma es, según su construcción, un sistema elástico con capacidad de vibrar, el cual puede activarse para oscilaciones propias. Una activación resonante de unas vibraciones como éstas puede conducir a que el extremo libre de la pluma distribuidora oscile con unas amplitudes de un metro y superiores a un metro. Una activación de las oscilaciones puede producirse, por ejemplo, del funcionamiento pulsante de la bomba de materiales viscosos configurada usualmente como una bomba de émbolo de dos cilindros, y a través de la aceleración y deceleración periódicas resultantes de la columna de hormigón que se acumula a través de la tubería de alimentación. El crecimiento resonante de la oscilación de la pluma, sobre todo en el caso de unas cantidades transportada elevadas, tiene como consecuencia que el hormigón ya no puede repartirse de forma uniforme y la persona encargada de la manguera queda expuesta a un posible peligro. Para evitarlo, en el caso de la bomba de hormigón conocida, se propuso la utilización de un circuito regulador de la posición, el cual, dentro de una gama de variables prefijada, estabiliza el nivel del extremo de lado de la pluma del extremo de la manguera situado con respecto a un plano de referencia horizontal fijo. Para ello se prevé, además, un dispositivo sensor, a través de la señal de salida el cual puede activarse un accionamiento del regulador de coordenadas para la desviación compensatoria de la punta de la pluma o del extremo de la manguera. Se ha demostrado que estas medidas son bastante costosas y que no siempre conducen al resultado deseado. Además, en ese caso, también se propuso estabilizar la punta de la pluma que oscilaba según el principio de amortiguación de las oscilaciones, según el cual una masa oscilante se apoya de manera flexible y elástica sobre un segmento oscilante y puede ser activada en fases opuestas a través de los movimientos oscilatorios del segmento.

La presente invención tiene como base el objetivo de desarrollar un transportador de material viscoso con una pluma distribuidora con capacidad de oscilar así como desarrollar un procedimiento para su funcionamiento, con lo que, sin necesidad de ningún análisis sensórico y con unos medios simples, puede realizarse una amortiguación efectiva de las oscilaciones.

Como solución a este objetivo, se proponen las combinaciones de características que se indican en las reivindicaciones 1 y 4. Las configuraciones y los perfeccionamientos ventajosos de la presente invención se deducen de las reivindicaciones adjuntas.

La solución según la presente invención parte del conocimiento de que en un sistema capaz de oscilar, el cual es activado para que oscile a través de unas fuerzas periódicas ajenas, mediante una variación de frecuencias de las fuerzas ajenas, sobre todo, durante la transmisión a través de la frecuencia propia del sistema, se llega a unos desfases que llevan a una amortiguación de las oscilaciones siguiendo el principio de las interferencias. Para lograr lo antedicho se propone, según la invención, que el dispositivo de mando presente un circuito de mando, que constituya el medio amortiguador, o presente una instrucción de control programada para producir la variación o modulación periódica de la frecuencia de bombeo con respecto a la frecuencia de bombeo nominal manteniendo la cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada. En el caso de un accionamiento hidráulico de la bomba, la frecuencia de bombeo es modulada a través de la variación de la tubería de alimentación perteneciente a la bomba hidráulica. Con ello, el ciclo de modulación puede ser transmitido digitalmente a través de la instrucción de control desde un archivo. Puesto que la cantidad transportada resulta un parámetro de ajuste de relevancia, según una configuración preferente de la presente invención y con la finalidad de amortiguar las oscilaciones, la frecuencia de bombeo es variada o modulada periódicamente con respecto a la frecuencia de bombeo nominal manteniendo la cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada. Con ello resulta una ventaja cuando la frecuencia de bombeo se aumenta y se reduce, gradualmente y de forma periódica, con respecto a la frecuencia de bombeo nominal. La posibilidad más simple radica en que la frecuencia de bombeo sea conectada en un sentido y en el otro entre dos frecuencias límite en unos ciclos de modulación prefijados, con lo que una frecuencia límite es superior y la otra frecuencia límite es inferior a la frecuencia de bombeo nominal perteneciente a la cantidad transportada ajustada. De manera alternativa a lo antedicho, entre la frecuencia de bombeo nominal, en unos ciclos de modulación prefijados, se conecta en un sentido y en el otro, además, una frecuencia límite más alta y una frecuencia límite más baja. A cada grado de modulación le corresponde de manera ventajosa al menos dos, preferiblemente cuatro hasta diez desviaciones de bombeo de la misma duración que la desviación. Según se ha comprobado se alcanza una amortiguación adecuada de las oscilaciones cuando las frecuencias límite se desvían hasta un \pm 10% de la frecuencia de bombeo nominal.

Según otra configuración preferente de la presente invención las frecuencias propias de distintas configuraciones de plumas se miden y se almacenan en unos archivos digitales recuperables.

Ya que las medidas de amortiguación sólo son necesarias cerca de las frecuencias propias del sistema que puede oscilar, según la presente invención se propone que la frecuencia de bombeo sea variada o modulada sólo cuando la frecuencia de bombeo nominal se desvíe por debajo de un valor diferencial prefijado, preferiblemente en menos de un 30% de la frecuencia propia de la configuración de la pluma ajustado. Para poder aprovechar totalmente el efecto de interferencia durante el procedimiento de amortiguación, resulta ventajoso que las frecuencias límite superiores e inferiores de la frecuencia modulada de bombeo se encuentren respectivamente por encima y por debajo de la frecuencia propia de la pluma distribuidora.

Otra configuración de la presente invención prevé que, en la fase de conmutación entre dos frecuencias de bombeo, se mantenga cada vez un tiempo de espera el cual sea adecuadamente inferior a la duración de una desviación del bombeo.

A continuación se explicará la invención con mayor detalle mediante un ejemplo de realización, representado de forma esquemática en el dibujo. En dicho dibujo muestran:

la figura 1, una vista lateral de una autobomba de hormigón con la pluma distribuidora doblado;

la figura 2, una autobomba de hormigón según la figura 1 con la pluma distribuidora en posición de trabajo;

la figura 3, una esquema de bloques de un dispositivo de mando que sirve para el ajuste de una bomba pulsante de materiales viscosos con control remoto.

La autobomba de hormigón 10 engloba un vehículo de transporte 11, una bomba pulsante 12 de materiales viscosos configurada, por ejemplo, como una bomba de émbolo de dos cilindros, así como una pluma distribuidora 14, a modo de soporte para la tubería de alimentación del hormigón 16, que puede pivotar sobre un eje vertical 13, fijado al vehículo. A través de la tubería de alimentación 16 se extrae hormigón líquido, el cual durante el hormigonado es introducido de forma ininterrumpida en un recipiente cargador 17, hacia un puesto de hormigonado 18 situado a una distancia del emplazamiento del vehículo 11.

La pluma distribuidora 14 comprende un caballete de pluma 21, que puede pivotar mediante el accionamiento hidráulico giratorio 19 sobre un eje vertical 13, y comprende un brazo articulado 22 que puede pivotar sobre el caballete, el cual puede colocarse de forma continua en un radio de acción y a una diferencia de nivel variables entre el vehículo 11 y el puesto de hormigonado 18. En el ejemplo de realización representado, el brazo articulado 22 comprende cinco brazos de pluma 23 a 27 unidos entre sí de forma articulada, los cuales pueden pivotar sobre los ejes 28 a 32 que discurren paralelos entre sí y en ángulo recto con respecto al eje vertical 13 del caballete de pluma 21. Las zonas angulares de doblado \varepsilon_{1} a \varepsilon_{5} (fig. 2) de la articulación de rótula, constituidas por los ejes articulados 26 a 32, y su disposición entre sí se coordinan de tal forma que la pluma distribuidora 14 puede depositarse sobre el vehículo 11 (fig. 1) mediante la configuración de transporte que, tal y como se desprende de la figura 1, requiere adecuadamente de poco espacio debido a un plegado múltiple. A través de la activación controlada por programa de los accionamientos de doblado 34 a 38, los cuales corresponden individualmente a los ejes articulados 28 a 32, la pluma de doblado puede desplegarse a diferentes distancias y/o niveles entre el puesto de hormigonado 18 y el emplazamiento del vehículo (fig. 2).

La persona encargada de guiar la pluma a través, por ejemplo, de un mando a distancia 50, dirige los movimientos de la pluma, mediante los cuales la punta de la pluma con el extremo de la manguera 43 es guiada por encima de la zona que se ha de hormigonar. El extremo de la manguera 43 posee una longitud típica de 3 a 4 m y, debido a su suspensión articulada en la zona de la punta de la pluma y debido a su propia flexibilidad, puede ser sujetada mediante su extremo de salida por un encargado de la manguera en la posición oportuna para el puesto del hormigonado 18.

El ajuste de la bomba de materiales viscosos se efectúa a través del mando a distancia 50, en el que, por parte del encargado de la pluma, se sincroniza una cantidad nominal de extracción de hormigón y se transmite por radio como señal prefijada a un microcontrolador 52 del controlador de la bomba. En el microcontrolador la cantidad nominal de transporte se convierte en una frecuencia de bombeo nominal y, mediante la configuración de una señal de comparación, es comparada con la frecuencia de bombeo actual. La señal de comparación es comunicada por el microcontrolador a un regulador de cantidades transportadas 54, en el que se ajusta una válvula reguladora de flujo o una arandela en forma de C de la bomba de extracción 56 conforme a la frecuencia de bombeo nominal predeterminada. Con un caudal de aceite determinado se ajusta automáticamente el tiempo de desviación y con ello la frecuencia de bombeo para el cilindro hidráulico motor 57 de la bomba de materiales viscosos.

La pluma distribuidora 14, junto con el vehículo de transporte 11, representa un sistema oscilante, el cual, durante el funcionamiento de la bomba pulsante 12 de materiales viscosos, es activado hacia posibles oscilaciones forzadas. Las oscilaciones pueden llevar a desviaciones de la punta de la pluma y del extremo de la manguera 43 que cuelga de ésa, con unas amplitudes de 1 m y con unas frecuencias entre los 0,5 y algunos hertzios.

Para evitar un balanceo por resonancia de la pluma distribuidora, el microcontrolador 52 incluye, además, un dispositivo de amortiguación 58, el cual presenta un generador de frecuencias o un algoritmo para las variaciones periódicas de la frecuencia de bombeo en comparación con la frecuencia de bombeo nominal. El dispositivo de amortiguación 58 incluye, a su vez, un registro paramétrico independiente del ordenador para la obtención de la variación de frecuencia óptima. Con ello, la frecuencia de bombeo se varía de tal forma que durante el cambio se produce un aumento y una disminución en comparación con la frecuencia de bombeo nominal, y esto sucede de tal forma que la cantidad transportada de hormigón predeterminada a través del mando a distancia 50 se mantiene en la media. Mediante el dispositivo de amortiguación 58 se modifica de tal modo la señal de salida del microcontrolador 52 que a través del regulador de cantidades transportadas 54 se ajusta una caudal de aceite variable que lleva a una variación de la frecuencia de bombeo en los cilindros motor 57 de la bomba 12 de materiales viscosos. La variación de las frecuencias se dimensiona con ello de tal forma que, debido a un efecto de interferencia, las oscilaciones en la pluma distribuidora 14 son ampliamente eliminadas.

Resumiendo lo antedicho se constata lo siguiente: la presente invención se refiere a un transportador de materiales viscosos con una bomba pulsante 12 de materiales viscosos. La bomba de materiales viscosos se une, por el lado de salida, con una tubería de alimentación 16, la cual es guiada a través de una pluma distribuidora 14 elástica oscilante. Además, en la pluma distribuidora 14, se prevé un mando a distancia 50, 52 que sirve para ajustar una frecuencia de bombeo nominal conforme a una caudal de hormigón por intervalo de tiempo predeterminada, así como un dispositivo 58 que sirve para amortiguar las oscilaciones mecánicas forzadas durante el bombeo. Para hacer posible una amortiguación activa y simple de las oscilaciones se varía o modula periódicamente la frecuencia de bombeo en comparación con la frecuencia de bombeo nominal, manteniendo la cantidad transportada de hormigón por intervalo de tiempo predeterminada.

Claims (13)

1. Transportador de materiales viscosos con una bomba pulsante (12) de materiales viscosos, con una tubería de alimentación (16) conectada, por el lado de salida, a la bomba de materiales viscosos, con una pluma distribuidora (14) que sirve como soporte para la tubería de alimentación (16), con un dispositivo de mando (50 a 56) que sirve para el ajuste de una frecuencia de bombeo nominal conforme a una cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada, y con unos medios (58) que sirven para la amortiguación de las vibraciones mecánicas forzadas en la pluma distribuidora (14) durante el proceso de bombeo, caracterizado porque el dispositivo de mando presenta un circuito de mando, que constituye el medio amortiguador (58), o presenta una instrucción de control programada para producir la variación o modulación periódica y automática de la frecuencia de bombeo con respecto a la frecuencia de bombeo nominal, manteniendo la cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada.

2. Transportador de materiales viscosos, según la reivindicación 1, en el que la bomba (12) de materiales viscosos, configurado preferentemente a modo de bomba de émbolo, es impulsada directa o indirectamente a través de un cilindro hidráulico (57) mediante una bomba hidráulica (56), caracterizado porque la frecuencia de bombeo puede ajustarse a través de la variación de la tubería de alimentación de la bomba hidráulica (56).

3. Transportador de materiales viscosos, según la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque el ciclo de modulación es llamado digitalmente del sistema de memoria a través de una instrucción de control programada.

4. Procedimiento para el bombeo pulsante de materiales viscosos, en especial de hormigón, a través de una tubería de alimentación (16) situada de forma que oscila mecánicamente sobre una pluma distribuidora (14), en la que se ajusta una frecuencia de bombeo nominal conforme a una cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada y en el que se amortiguan las vibraciones mecánicas forzadas por el proceso de bombeo en la pluma distribuidora (14), caracterizado porque, para amortiguar las oscilaciones forzadas durante el bombeo en la pluma distribuidora, la frecuencia de bombeo es variada o modulada periódicamente con respecto a la frecuencia de bombeo nominal, manteniendo la cantidad transportada por intervalo de tiempo predeterminada.

5. Procedimiento, según la reivindicación 4, caracterizado porque la frecuencia de bombeo se aumenta y se reduce gradualmente y de forma periódica con respecto a la frecuencia de bombeo nominal.

6. Procedimiento, según la reivindicación 5, caracterizado porque la frecuencia de bombeo conecta en un sentido y en otro entre dos frecuencias límite en unos ciclos de modulación prefijados, con lo que una frecuencia límite es superior y la otra frecuencia límite es inferior a la frecuencia de bombeo nominal.

7. Procedimiento, según la reivindicación 6, caracterizado porque entre la frecuencia de bombeo nominal se conecta en un sentido y en el otro una frecuencia límite más alta y una frecuencia límite más baja en unos ciclos de modulación predeterminados.

8. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 5 a 7, caracterizado porque a cada grado de modulación le corresponde al menos dos, preferiblemente cuatro hasta diez desviaciones de bombeo de la misma duración que la desviación.

9. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque las frecuencias límite se desvían hasta un \pm 10% de la frecuencia de bombeo nominal.

10. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 9, caracterizado porque las frecuencias propias de distintas configuraciones de plumas se miden y se almacenan en unos archivos digitales recuperables.

11. Procedimiento, según la reivindicación 10, caracterizado porque la frecuencia de bombeo sólo se varía o modula cuando la frecuencia de bombeo nominal se desvía por debajo de un valor diferencial fijado, preferiblemente en menos de un 30% de la frecuencia propia de la configuración de la pluma ajustado.

12. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 4 a 11, caracterizado porque, en la fase de conmutación entre dos frecuencias de bombeo, se mantiene un tiempo de espera el cual es convenientemente inferior a la duración de una desviación del bombeo.

13. Procedimiento, según una de las reivindicaciones 10 a 12, caracterizado porque las frecuencias límite superiores e inferiores de la frecuencia de bombeo modulada se encuentran por encima y por debajo de la frecuencia propia de la pluma distribuidora.